Введение к работе
Аюуальность проблемы
Спектральный анализ является одним из наиболее мощных и широко распространенных методов экспериментальных наук. Решение сложных и разнообразных проблем, стоящих перед исследователями, зачастую требует достоверных опытных данных, для получения которых необходима высокоинформативная спектральная аппаратура.
До некоторого времени самыми распространенными в исследовательской практике являлись классические однощелевые спектрометры, которые обладают рядом неоспоримых достоинств: простотой конструкции, надежностью, универсальностью, несложностью записи и корректировки данных и т.д. Но возникающее противоречие между стремлением к увеличению разрешающей способности и сохранением достаточной величины светового потока стимулировало развитие новых идей и создание на их основе приборов "неклассического типа", в которых такая связь была бы менее жесткой.
Замена узких щелей специальными растрами с большой световой площадью, осуществляемые в растровых спектрометрах, позволяют в десятки и сотни раз увеличить выходящий световой поток при сохранении спектрального разрешения, простоты компоновки и удобства обслуживания классических однощелевых приборов.
Из трех принципиально различных типов растров, пригодных для практического использования (с хаотическим распределением элементов, с упорядоченной структурой на основе функций Френеля, с упорядоченной структурой на основе двоичных кодовых последовательностей) наиболее хорошо изучены теоретически и апробированы экспериментально хаотические и френелевские растры. Это, например, 6,5 - метровый спектрометр Дижонского университета, серия приборов для исследования атмосферных составляющих с аэростатов, высотных самолетов и космических платформ многоразового использования типа "Spacelab". Главным недостатком такого рода структур является наличие дополнительных побочных максимумов (иногда до 20%) в контуре аппаратной функции (АФ), что резко ограничивает чувствительность и точность измерений, особенно "слабых" деталей спектров.
Растры на основе кодовых последовательностей в ряде случаев позволяют получить АФ прибора без побочных максимумов, но достигается это либо за счет существенного снижения светосилы, либо
ценой ее значительных схемно-конструктивных усложнений, пока такие растры опробовались лишь в нескольких лабораторных макетах.
Таким образом, поиск новых растровых структур относительно простых в технологическом отношении, обладающих большой световой площадью и обеспечивающих получение АФ без побочных максимумов вне зависимости от числа рабочих элементов представляет собой актуальную задачу.
Цель работы
Проведение комплексных теоретических исследований, направленных на создание новых высокосветосильных растровых структур на основе матриц Адамара, в том числе:
анализ корреляционных функций растров и растровых систем для режима коммутации;
анализ корреляционных функций комбинированных растровых систем для режима коммутации;
- синтез комбинированных растровых структур для режима
осцилляции;
теоретическое обоснование возможности построения эффективных растровых структур с разностными автокорреляционными функциями (РАКФ) без побочных максимумов для режима осцилляции;
разработка и создание необходимого программного обеспечения, позволяющего исследовать свойства матриц Адамара и близких к ним матриц, осуществлять расчет и построение растров, различных растровых систем, их корреляционных и автокорреляционных функций.
Методы исследования
Комбинаторные, алгебраические, теоретико-числовые методы и численные эксперименты на ЭВМ.
Научная новизна
Исследуемые в работе свойства матриц Адамара позволили найти новый класс растровых систем с автокорреляционными функциями без побочных максимумов, что является актуальным при конструировании светосильных растровых спектрометров, в особенности для ИК-области. Разнообразные растровые системы предложены и построены не только для приборов, работающих в режиме коммутации, но и для приборов, работающих в режиме осцилляции, применяемых при проведении прецизионных измерений.
Практическая ценность
Результаты используются в Сибирской государственной геодезической академии в течение более 10 лет при конструировании приборов, которые передаются заказчикам.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на Международной конференции по комплексам программ математической физики в 1994 г., на Международной конференции "Вычислительные технологии -98" и на Международной конференции "ИНПРИМ - 98" в Новосибирске, а также в Вычислительном центре СО РАН, Институте автоматики и электрометрии СО РАН, Институте физики полупроводников СО РАН, Институте теоретической и прикладной механики СО РАН, Институте математики СО РАН, Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики, Сибирской государственной геодезической академии.
По теме диссертации опубликовано 12 работ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и списка литературы. Объем диссертации - 100 стр. Список литературы содержит 70 наименований. Работа включает 27 рисунков и графиков, полученных в результате расчетов на ЭВМ.
